CN112240254A - 一种钢活塞 - Google Patents

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戴凌云
巢涛
余中荣
胡忆明
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Hunan Jiangbin Machinery Group Co Ltd
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Abstract

本发明公开一种钢活塞，包括头部和裙部，头部的下端焊接裙部的上端，两者的焊接处位于钢活塞的外周侧面，头部和裙部之间设置有螺旋形的回旋冷却油道。将焊接处设置于钢活塞的外周侧面，避免焊缝出现在顶部高温区，防止出现高温工作裂纹，提高强度，并设置回旋冷却油道，加强冷却油在油道内的震荡效果，解决温度过高导致热疲劳裂纹和机油结焦的问题，提高冷却效果。

Description

一种钢活塞
技术领域
本发明涉及发动机活塞领域，特别是涉及一种钢活塞。
背景技术
目前，汽车发动机向着高燃爆压力，高功率，低排放的方向发展，使得发动机活塞的工作环境越来越恶劣，活塞承受的热负荷和机械负荷越来越高。发动机的爆压已向大于20MPa的方向发展，为了提高活塞可靠性，活塞基本采用薄壁钢结构。
现有的钢活塞，头部和裙部分开加工，采用焊接成型方式连接两者，一道焊缝位于环部，一道焊缝位于活塞顶部高温区。为了进行冷却，在活塞内设置有环形冷却油腔。但是该种活塞仅布置一个进油孔，进油量决定了冷却效果受到了一定的限制，活塞内冷油腔过小，冷却效果没有最大化，在内腔顶易出现机油结焦的现象，冷却油在冷却道震荡效果一般。
因此，如何提供一种具有较高冷却效果的冷却油道的钢活塞是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种钢活塞，通过设置回旋冷却油道，形成较强的震荡效果，快速带走头部的温度，提高冷却效果。
为解决上述技术问题，本发明提供一种钢活塞，包括头部和裙部，所述头部的下端焊接所述裙部的上端，两者的焊接处位于所述钢活塞的外周侧面，所述头部和所述裙部之间设置有螺旋形的回旋冷却油道。
优选地，所述头部的下端设置向上端凹陷的凹槽，所述回旋冷却油道设置于所述凹槽内。
优选地，，所述凹槽包括位于中部的锥形槽和围绕所述锥形槽的环形槽，所述锥形槽和所述环形槽的交界处位于所述凹槽的最低点，并与所述裙部的上端面之间具有间隔。
优选地，所述裙部上端面设置有向上凸起的螺旋形的回旋支撑，所述回旋支撑的高度与所述凹槽的形状匹配，以使所述回旋支撑的上端顶紧所述凹槽的底面。
优选地，包括交错设置且旋转方向相反的两个所述回旋支撑，且两个所述回旋支撑之间具有间隔，形成交错设置且旋转方向相反的两个所述回旋冷却油道。
优选地，所述裙部上端面设置有出油孔和两个进油孔，所述出油孔位于所述裙部上端面中心的两个所述回旋冷却油道交汇处，两个所述进油孔位于所述裙部上端面直径两端的两个所述回旋冷却油道起始处。
优选地，所述回旋支撑上端设置有与所述凹槽匹配的斜面。
优选地，，所述回旋支撑的厚度为3mm至5mm。
优选地，所述头部锻造成型，所述裙部锻造后五轴加工成型或铸造成型。
优选地，所述头部和所述裙部通过高能量束焊接。
本发明提供一种钢活塞，包括头部和裙部，头部的下端焊接裙部的上端，两者的焊接处位于钢活塞的外周侧面，头部和裙部之间设置有螺旋形的回旋冷却油道。将焊接处设置于钢活塞的外周侧面，避免焊缝出现在顶部高温区，防止出现高温工作裂纹，提高强度，并设置回旋冷却油道，加强冷却油在油道内的震荡效果，解决温度过高导致热疲劳裂纹和机油结焦的问题，提高冷却效果。
附图说明
图1为本发明所提供的钢活塞的一种具体实施方式的结构示意图；
图2为本发明所提供的钢活塞的一种具体实施方式中头部的结构示意图；
图3为本发明所提供的钢活塞的一种具体实施方式中裙部的结构示意图；
图4为本发明所提供的钢活塞的一种具体实施方式中裙部的俯视示意图；
图5为本发明所提供的钢活塞的一种具体实施方式中回旋冷却油道的流向示意图；
图6为本发明所提供的钢活塞的一种具体实施方式中裙部的底面示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种钢活塞，通过设置回旋冷却油道，形成较强的震荡效果，快速带走头部的温度，提高冷却效果。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图6，图1为本发明所提供的钢活塞的一种具体实施方式的结构示意图；图2为本发明所提供的钢活塞的一种具体实施方式中头部的结构示意图；图3为本发明所提供的钢活塞的一种具体实施方式中裙部的结构示意图；图4为本发明所提供的钢活塞的一种具体实施方式中裙部的俯视示意图；图5为本发明所提供的钢活塞的一种具体实施方式中回旋冷却油道的流向示意图；图6为本发明所提供的钢活塞的一种具体实施方式中裙部的底面示意图。
本发明提供一种钢活塞，包括头部1和裙部2，根据附图显示的位置定义各部件的上下方向，其中头部1的下端焊接裙部2的上端，两者的焊接处位于钢活塞的外周侧面，将焊接处设置于钢活塞的外周侧面，避免焊缝出现在顶部高温区，防止出现高温工作裂纹，提高强度。头部1和裙部2之间设置有螺旋形的回旋冷却油道22，形成螺旋油路，加强冷却油在油道内的震荡效果，快速带走头部1温度，解决温度过高导致热疲劳裂纹和机油结焦的问题，提高冷却效果。
进一步地，为了降低加工难度，头部1的下端设置向上端凹陷的凹槽11，回旋冷却油道22设置于凹槽11内。具体地，凹槽11包括两部分，一部分为位于中部的锥形槽，另一部分为围绕锥形槽的环形槽，锥形槽和环形槽的交界处位于凹槽11的最低点，但是此最低点与裙部2的上端面之间具有间隔，头部1与裙部2焊接后，最低点不会与裙部2的上端面接触，保持环形槽与锥形槽的连通状态。
为了形成有效的回旋冷却油道22，裙部2上端面设置有向上凸起的螺旋形的回旋支撑21，回旋支撑21的高度与凹槽11的形状匹配，以使回旋支撑21的上端顶紧凹槽11的底面，即回旋支撑21沿径向由外周至中心的高度变化为由高至低再变高，适应环形槽与锥形槽的形状。采用回旋支撑21对活塞燃烧室进行机械支撑，降低了活塞焊接区域因承受过大机械应力而出现开裂的风险。
具体地，包括两个环形支撑21，两个回旋支撑21交错设置且旋转方向相反，两个回旋支撑21的起始处位于裙部2上端面直径两度，两个环形支撑21的交汇处位于裙部2上端面中心，且两个回旋支撑21之间具有间隔形成交错设置且旋转方向相反的两个回旋冷却油道22。由于旋支撑21的上端顶紧凹槽11的底面，形成密封的油道，相邻的油道不会连通，限制冷却油的流动方向。采用双回旋冷却油道，大大加强活塞冷却油在活塞冷却油道的震荡效果。
也可直接在凹槽11内加工回旋支撑21，此时回旋支撑21的下端平齐，安装完成后直接与裙部2的上端面相抵，也可形成回旋冷却油道22。
进一步地，裙部2上端面设置有出油孔24和两个进油孔23，出油孔24位于裙部2上端面中心的两个回旋冷却油道22交汇处，两个进油孔23位于裙部2上端面直径两端的两个回旋冷却油道22起始处。可在一定程度上增大冷却油道的进油量，加速冷却油的流转速度，双进油孔23布置同时对活塞冷却油道进行喷油，使活塞冷却效果达到最佳，从出油孔24返回到机油箱，同时正好回油到连杆小头，增强连杆小头与活塞销的润滑油形成。也可根据情况调整各部件的数量及布置方式，均在本发明的保护范围之内。
为了保证密封效果，回旋支撑21上端设置有与凹槽11匹配的斜面，顶紧后不会泄露，也可在凹槽21底面设置相应的接触面。
在本发明具体实施方式提供的钢活塞中，回旋支撑21的厚度为3mm至5mm。回旋支撑计算公式为：
x轴＝-t*A*cos(2.5*t*360)；
y轴＝-t*A*sin(2.5*t*360)；
z轴＝-B
其中，A为回旋支撑21起点至活塞长轴方向距离尺寸；B为油道下侧至销孔中心距离。
在上述各具体实施方式提供的钢活塞的基础上，头部1锻造成型，裙部2锻造后五轴加工成型或铸造成型。加工成型后头部1和裙部2通过高能量束焊接。加工成型简单，可通过锻造或者铸造成型，降低制作难度，将活塞分为两个部分，将两个部分采用高能束焊接的方法焊接成一体，解决全钢活塞内冷油腔无法成型的问题。或采用其他成型方式及连接方式，均在本发明的保护范围之内。
以上对本发明所提供的钢活塞进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种钢活塞，包括头部(1)和裙部(2)，其特征在于，所述头部(1)的下端焊接所述裙部(2)的上端，两者的焊接处位于所述钢活塞的外周侧面，所述头部(1)和所述裙部(2)之间设置有螺旋形的回旋冷却油道(22)。
2.根据权利要求1所述的钢活塞，其特征在于，所述头部(1)的下端设置向上端凹陷的凹槽(11)，所述回旋冷却油道(22)设置于所述凹槽(11)内。
3.根据权利要求2所述的钢活塞，其特征在于，所述凹槽(11)包括位于中部的锥形槽和围绕所述锥形槽的环形槽，所述锥形槽和所述环形槽的交界处位于所述凹槽(11)的最低点，并与所述裙部(2)的上端面之间具有间隔。
4.根据权利要求3所述的钢活塞，其特征在于，所述裙部(2)上端面设置有向上凸起的螺旋形的回旋支撑(21)，所述回旋支撑(21)的高度与所述凹槽(11)的形状匹配，以使所述回旋支撑(21)的上端顶紧所述凹槽(11)的底面。
5.根据权利要求4所述的钢活塞，其特征在于，包括交错设置且旋转方向相反的两个所述回旋支撑(21)，且两个所述回旋支撑(21)之间具有间隔，形成交错设置且旋转方向相反的两个所述回旋冷却油道(22)。
6.根据权利要求5所述的钢活塞，其特征在于，所述裙部(2)上端面设置有出油孔(24)和两个进油孔(23)，所述出油孔(24)位于所述裙部(2)上端面中心的两个所述回旋冷却油道(22)交汇处，两个所述进油孔(23)位于所述裙部(2)上端面直径两端的两个所述回旋冷却油道(22)起始处。
7.根据权利要求6所述的钢活塞，其特征在于，所述回旋支撑(21)上端设置有与所述凹槽(11)匹配的斜面。
8.根据权利要求7所述的钢活塞，其特征在于，所述回旋支撑(21)的厚度为3mm至5mm。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的钢活塞，其特征在于，所述头部(1)锻造成型，所述裙部(2)锻造后五轴加工成型或铸造成型。
10.根据权利要求9所述的钢活塞，其特征在于，所述头部(1)和所述裙部(2)通过高能量束焊接。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1476433A1 (de) * 1964-09-08 1969-06-26 Dieselmotorenwerk Veb OElgekuehlter Kolben,vorzugsweise fuer Brennkraftmaschinen
SU1605009A1 (ru) * 1988-12-29 1990-11-07 Ленинградский Кораблестроительный Институт Охлаждаемый поршень малооборотного двигател внутреннего сгорани
JPH05288049A (ja) * 1992-04-09 1993-11-02 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関のピストン冷却装置
CN203161370U (zh) * 2013-03-29 2013-08-28 东风活塞轴瓦有限公司 一种具有优化结构的摩擦焊锻钢活塞
US20170211459A1 (en) * 2016-01-25 2017-07-27 Federal-Mogul Corporation Piston with cooling gallery radiator and method of construction thereof
CN109026427A (zh) * 2018-09-30 2018-12-18 滨州学院 新型锻钢活塞

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1476433A1 (de) * 1964-09-08 1969-06-26 Dieselmotorenwerk Veb OElgekuehlter Kolben,vorzugsweise fuer Brennkraftmaschinen
SU1605009A1 (ru) * 1988-12-29 1990-11-07 Ленинградский Кораблестроительный Институт Охлаждаемый поршень малооборотного двигател внутреннего сгорани
JPH05288049A (ja) * 1992-04-09 1993-11-02 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関のピストン冷却装置
CN203161370U (zh) * 2013-03-29 2013-08-28 东风活塞轴瓦有限公司 一种具有优化结构的摩擦焊锻钢活塞
US20170211459A1 (en) * 2016-01-25 2017-07-27 Federal-Mogul Corporation Piston with cooling gallery radiator and method of construction thereof
CN109026427A (zh) * 2018-09-30 2018-12-18 滨州学院 新型锻钢活塞

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